Misura e mappatura modelli di erosione e deposizione relazionati al suolo carbonato concentrazioni sotto gestione agricola

Gli obiettivi generali di questo studio sono in primo luogo fornire un metodo efficiente per quantificare e descrivere i modelli spaziali di erosione e deposizione del suolo su scala di campo e, in secondo luogo, testare un modello concettuale che metta in relazione questi modelli con i carbonati del suolo vicino alla superficie. Questi metodi ci danno una migliore comprensione delle interrelazioni tra i carbonati superficiali del suolo e i processi di erosione e deposizione della superficie terrestre. I principali vantaggi di queste tecniche sono il rilevamento accurato dei cambiamenti nell'elevazione della superficie del suolo nel tempo e l'analisi rapida dei carbonati del suolo su molti campioni di suolo.

Abbiamo avuto l'idea di questa ricerca dopo aver aggiornato le mappe digitali dell'altitudine. Una mappa delle differenze di altitudine mostrava chiari modelli di erosione e deposizione e volevamo vedere come questo si collegava alle concentrazioni di carbonato. Per questo protocollo, utilizzare il software da campo per registrare i dati di posizione GPS RTK ogni cinque minuti in tutta l'area di rilevamento.

Inizia eseguendo una calibrazione del sito in base ai benchmark locali per garantire il massimo livello di precisione. Una calibrazione locale del sito per l'area da rilevare, fornisce il controllo orizzontale e verticale necessario per il metodo GPS. Ciò garantisce una precisione a livello di centimetri necessaria per rilevare piccole variazioni di altitudine.

Per una raccolta dati efficiente, montare un'antenna GPS rover a un'altezza fissa dal suolo su un veicolo. Quindi importa il transetto in punti nel raccoglitore di dati GPS e naviga tra di essi mentre guidi e raccogli dati a velocità costante per mappare intervalli di cinque metri. Inoltre, disporre di una carotatrice idraulica del terreno montata su un veicolo e utilizzare un tubo di campionamento del diametro del nucleo del terreno desiderato.

Per estrarre i nuclei nelle posizioni identificate con i dati di posizione GPS RTK. Il campionamento del terreno viene eseguito estraendo una carota di terreno con la carotatrice. Spingere la carota di terreno fuori dal tubo di campionamento e tagliarla con gli incrementi di profondità desiderati.

Trasferisci i campioni di terreno in sacchetti di plastica sigillabili pre-etichettati. Quindi conservare i campioni in refrigeratori per trasportarli in laboratorio. Quando si ripetono queste analisi dopo che si sono verificati eventi significativi di erosione e deposizione del suolo, tornare alle stesse posizioni del campione utilizzando il GPS e raccogliere nuove carote di terreno.

In laboratorio, preparare i campioni di terreno per l'analisi. Per iniziare, asciugateli in un forno a 60 gradi Celsius per una notte. Il giorno successivo, macinare i campioni di terreno secco attraverso un setaccio da due millimetri, utilizzando un macinino motorizzato o macinare manualmente con un mortaio e un pestello.

Il passo successivo richiede l'installazione di un apparecchio calcimetrico a pressione modificato. Innanzitutto, collegare un trasduttore di pressione a un alimentatore con cavo calibro 14. Include un voltmetro digitale collegato per monitorare l'uscita dal trasduttore.

Include un filtro antiparticolato da 0,6 micron per raccogliere un flusso uniforme e quindi proteggere il trasduttore di pressione. Quindi, collegare il tubo alla base del filtro antiparticolato e collegare il tubo a un ago ipodermico luer lock calibro 18. Quindi, determina se i recipienti di reazione devono essere in un flacone di siero da 20 o 100 millilitri.

Bagna un cucchiaio di metallo con acqua e raccogli circa un cucchiaino di terra che potrebbe avere un'alta concentrazione di carbonati. Pipettare un millilitro di acido solforico anidro 0,5 sul terreno e osservare l'effervescenza. Se l'effervescenza è elevata, presumere che il carbonato di calcio sia superiore al 15% e utilizzare un recipiente da 100 millilitri.

In caso contrario, utilizzare un flacone di siero da 20 millilitri. Per determinare la concentrazione di carbonato, pesare un grammo di campione di terreno preparato in un recipiente di reazione etichettato. Quindi, pipettare due millilitri di reagente acido in una fiala.

Posizionare delicatamente la fiala nel recipiente di reazione, in modo che non fuoriesca, quindi sigillare accuratamente il recipiente utilizzando un tappo di gomma butilica grigia e agganciarlo con un anello di tenuta in alluminio. Ora agitare il recipiente per versare l'acido sul campione di terreno e lasciare che la reazione proceda per almeno due ore. Nell'attesa, crea un gar standard utilizzando gli standard in una configurazione parallela con gli stessi parametri.

Crea standard mescolando carbonato di calcio al 100% con perle di vetro o sabbia in base al peso, non al volume. Quando si determina un gar standard, è importante conoscere con precisione la tensione del carbonato di calcio zero poiché questo definisce il limite di rilevamento del metodo. Di solito misuro il bianco tre volte insieme a concentrazioni standard note per ricavare un gar.

Al termine della reazione del campione di terreno, perforare il setto di gomma del recipiente di reazione e registrare la tensione emessa dal trasduttore di pressione. Successivamente, risolvere la percentuale di carbonato di calcio nel campione utilizzando la curva standard. La mappatura delle differenze tra il 2001 e il 2009 ha rivelato erosione e deposizione in quel periodo di otto anni.

Con variazioni di altitudine a livello decimetrico nella maggior parte delle aree. Trova modelli di erosione e deposizione in scala che assomigliano ai percorsi del flusso d'acqua avvenuti in aree di convergenza topografica. Nel 2001 e nel 2012 sono stati prelevati campioni di carbonato di calcio, per confrontarli con l'erosione e la deposizione avvenute nell'area di studio e per testare il modello concettuale.

Confrontando i campioni di suolo del blocco est e ovest delle strisce di gestione, è stata trovata una relazione inversa tra il cambiamento del carbonato di calcio superficiale del suolo e il cambiamento dell'elevazione della superficie terrestre. Un'analisi delle varianti mostra che la variazione di altitudine è significativamente influenzata da tutte le variabili laterali. Mentre, i cambiamenti nel carbonato di calcio sono stati influenzati in modo più significativo dalla classe erosiva o EDU o unità di suolo mappata.

Cinque unità di suolo sono state precedentemente determinate da un'indagine del suolo del sito. Le interpolazioni dei risultati del campione puntuale mostrano che le aree concentrate relativamente piccole di carbonato di calcio alto e basso nel 2001 non erano evidenti nel 2012. Il modello spaziale era diventato meno complesso.

La sensibilità del rilevamento dei cambiamenti di altitudine fornita da ripetuti rilievi GPS RTK al suolo sembra ottimale per quantificare e descrivere i processi di erosione e deposizione della scala di campo. Il metodo di prossimità della pressione modificata è un'ottima tecnica per misurare i carbonati e possiamo elaborare molti campioni in un breve lasso di tempo. L'elevazione della superficie del suolo è stata rilevata più facilmente rispetto ai cambiamenti nei carbonati del suolo, probabilmente a causa dell'incremento di campionamento del nucleo che era di 30 centimetri nel 2001.

I futuri incrementi di campionamento di 15 centimetri dovrebbero migliorare il nostro rilevamento dei carbonati del suolo. Il modello concettuale e i metodi qui descritti possono essere applicati ad altri lati in cui sono presenti strati calcarei vicino alla superficie del suolo.